MATLAB 数组

MATLAB中所有数据类型的所有变量都是多维数组。向量是一维数组，矩阵是二维数组。

我们已经讨论了向量和矩阵。在本章中，我们将讨论多维数组。但是，在此之前，让我们讨论一些特殊类型的数组。

MATLAB中的特殊数组

在本节中，我们将讨论一些创建特殊数组的函数。对于所有这些功能，一个参数创建一个正方形数组，双参数创建一个矩形数组。

zeros()函数创建一个全零的数组-

例如-

zeros(5)

MATLAB将执行上述语句并返回以下结果-

ans =
      0     0     0     0     0
      0     0     0     0     0
      0     0     0     0     0
      0     0     0     0     0
      0     0     0     0     0

ones()函数创建一个全1的数组-

例如-

ones(4,3)

MATLAB将执行上述语句并返回以下结果-

ans =
      1     1     1
      1     1     1
      1     1     1
      1     1     1

eye()函数创建一个单位矩阵。

例如-

eye(4)

MATLAB将执行上述语句并返回以下结果-

ans =
      1     0     0     0
      0     1     0     0
      0     0     1     0
      0     0     0     1

rand()函数在(0,1)上创建一个均匀分布的随机数数组-

例如-

rand(3, 5)

MATLAB将执行上述语句并返回以下结果-

ans =
   0.8147    0.9134    0.2785    0.9649    0.9572
   0.9058    0.6324    0.5469    0.1576    0.4854
   0.1270    0.0975    0.9575    0.9706    0.8003

魔方

magic square是一个正方形，当其元素按行，列或对角线相加时，会产生相同的和。

magic()函数创建一个魔术方阵。它采用一个单数参数，该参数给出了正方形的大小。参数必须是大于或等于3的标量。

magic(4)

MATLAB将执行上述语句并返回以下结果-

ans =
   16     2     3    13
   5    11    10     8
   9     7     6    12
   4    14    15     1

多维数组

具有两个以上维的数组在MATLAB中称为多维数组。MATLAB中的多维数组是常规二维矩阵的扩展。

通常，要生成多维数组，我们首先创建一个二维数组并将其扩展。

例如，让我们创建一个二维数组a。

a = [7 9 5; 6 1 9; 4 3 2]

MATLAB将执行上述语句并返回以下结果-

a =
   7     9     5
   6     1     9
   4     3     2

数组a是3×3数组；我们可以添加第三维一，通过提供类似的价值观-

a(:, :, 2)= [ 1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]

MATLAB将执行上述语句并返回以下结果-

a =

ans(:,:,1) =

   0   0   0
   0   0   0
   0   0   0

ans(:,:,2) =

   1   2   3
   4   5   6
   7   8   9

我们也可以创建一个使用多维数组ones()，zeros()或rand()功能。

例如，

b = rand(4,3,2)

MATLAB将执行上述语句并返回以下结果-

b(:,:,1) =
   0.0344    0.7952    0.6463
   0.4387    0.1869    0.7094
   0.3816    0.4898    0.7547
   0.7655    0.4456    0.2760

b(:,:,2) =
   0.6797    0.4984    0.2238
   0.6551    0.9597    0.7513
   0.1626    0.3404    0.2551
   0.1190    0.5853    0.5060

我们还可以使用cat()函数来构建多维数组。它沿着指定的维度连接一个数组列表-

cat()函数的语法是-

B = cat(dim, A1, A2...)

在哪里，

• B是创建的新数组

• A1，A2，...是要串联的数组

• dim是连接数组所依据的维

实例

创建一个脚本文件并在其中键入以下代码-

a = [9 8 7; 6 5 4; 3 2 1];
b = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9];
c = cat(3, a, b, [ 2 3 1; 4 7 8; 3 9 0])

运行文件时，它显示-

c(:,:,1) =
      9     8     7
      6     5     4
      3     2     1
c(:,:,2) =
      1     2     3
      4     5     6
      7     8     9
c(:,:,3) =
      2     3     1
      4     7     8
      3     9     0

数组函数

MATLAB提供了以下功能来对数组内容进行排序，旋转，置换，整形或移位。

实例

以下示例说明了上面提到的一些功能。

元素的长度、维数和数量-

创建一个脚本文件并在其中键入以下代码-

x = [7.1, 3.4, 7.2, 28/4, 3.6, 17, 9.4, 8.9];
length(x)      % length of x vector
y = rand(3, 4, 5, 2);
ndims(y)       % no of dimensions in array y
s = ['Zara', 'Nuha', 'Shamim', 'Riz', 'Shadab'];
numel(s)       % no of elements in s

运行文件时，它显示以下结果-

ans =  8
ans =  4
ans =  23

数组元素的循环移位

创建一个脚本文件并在其中键入以下代码-

a = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]  % the original array a
b = circshift(a,1)         %  circular shift first dimension values down by 1.
c = circshift(a,[1 -1])    % circular shift first dimension values % down by 1 
                           % and second dimension values to the left % by 1.

运行文件时，它显示以下结果-

a =
   1     2     3
   4     5     6
   7     8     9

b =
   7     8     9
   1     2     3
   4     5     6

c =
   8     9     7
   2     3     1
   5     6     4

排序数组

创建一个脚本文件并在其中键入以下代码-

v = [ 23 45 12 9 5 0 19 17]  % horizontal vector
sort(v)                      % sorting v
m = [2 6 4; 5 3 9; 2 0 1]    % two dimensional array
sort(m, 1)                   % sorting m along the row
sort(m, 2)                   % sorting m along the column

运行文件时，它显示以下结果-

v =
   23    45    12     9     5     0    19    17
ans =
   0     5     9    12    17    19    23    45
m =
   2     6     4
   5     3     9
   2     0     1
ans =
   2     0     1
   2     3     4
   5     6     9
ans =
   2     4     6
   3     5     9
   0     1     2

单元数组

单元格数组是索引单元格的数组，其中每个单元格可以存储不同维度和数据类型的数组。

cell函数用于创建单元格数组。单元格功能的语法是-

C = cell(dim)
C = cell(dim1,...,dimN)
D = cell(obj)

说明，

• C是单元数组；

• dim是标量整数或整数向量，用于指定单元格数组C的维数；

• dim1，...，dimN是指定C维数的标量整数；

• obj是以下其中之一-

• Java数组或对象

• .NET类型System.String或System.Object的数组

实例

创建一个脚本文件并在其中键入以下代码-

c = cell(2, 5);
c = {'Red', 'Blue', 'Green', 'Yellow', 'White'; 1 2 3 4 5}

运行文件时，它显示以下结果-

c = 
{
   [1,1] = Red
   [2,1] =  1
   [1,2] = Blue
   [2,2] =  2
   [1,3] = Green
   [2,3] =  3
   [1,4] = Yellow
   [2,4] =  4
   [1,5] = White
   [2,5] =  5
}

访问单元数组中的数据

有两种方法可以引用单元格数组的元素-

• 将索引括在第一个方括号()中，以引用单元格集

• 将索引括在大括号{}中，以引用单个单元格中的数据

当您将索引括在第一个括号中时，它指的是单元格的集合。

圆括号中的单元格数组索引是指单元格集。

例如-

c = {'Red', 'Blue', 'Green', 'Yellow', 'White'; 1 2 3 4 5};
c(1:2,1:2)

MATLAB将执行上述语句并返回以下结果-

ans = 
{
   [1,1] = Red
   [2,1] =  1
   [1,2] = Blue
   [2,2] =  2
}

您也可以使用大括号索引来访问单元格的内容。

例如-

c = {'Red', 'Blue', 'Green', 'Yellow', 'White'; 1 2 3 4 5};
c{1, 2:4}

MATLAB将执行上述语句并返回以下结果-

ans = Blue
ans = Green
ans = Yellow